特表 2024-520390 ブロードバンドアナログフロントエンドを伴うマルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-24

(54)【発明の名称】ブロードバンドアナログフロントエンドを伴うマルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 3/00 20060101AFI20240517BHJP

   H04W 72/0453 20230101ALI20240517BHJP

【ＦＩ】

H01Q3/00

H04W72/0453

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023572571

(86)(22)【出願日】2022-05-24

(85)【翻訳文提出日】2024-01-19

(86)【国際出願番号】 US2022030638

(87)【国際公開番号】W WO2022251152

(87)【国際公開日】2022-12-01

(31)【優先権主張番号】63/192,427

(32)【優先日】2021-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】591072086

【氏名又は名称】バテル メモリアル インスティチュート

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ソーントン， ダグラス エー．

【テーマコード（参考）】

5J021

5K067

【Ｆターム（参考）】

5J021DB00

5J021GA02

5J021HA01

5J021HA05

5K067EE02

5K067EE10

5K067KK02

5K067KK03

(57)【要約】

マルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャは、アクセスポイント（ＡＰ）のネットワークを備える。各ＡＰは、支持基板上に配置される導電性テーパ状突出部の２次元アレイを備える差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）と、異なる個別のワイヤレスサービスに対してＤＳＡを構成するモジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）と、同相／直角位相（ＩＱ）基板と、１つ以上のネットワークカードとを備える。ＡＰのネットワークは、異なるＲＦバンド内で動作する、２つ以上の異なるワイヤレス通信プロトコルをサポートする。いくつかの実施形態では、ネットワークの各ＡＰは、同一のＤＳＡを使用して、セルラーサービスおよびＷｉＦｉサービスの両方をサポートする。いくつかの実施形態では、ＡＰのネットワークは、セルラーサービスのセル中継塔のネットワークを形成する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤレスネットワークであって、
アクセスポイント（ＡＰ）のネットワークを備え、
各ＡＰは、
ブロードバンド電子操向可能アパーチャと、
前記ブロードバンド電子操向可能アパーチャを介して、複数の異なる周波数バンドにわたって、ワイヤレスメッセージを受信および伝送するために、前記ブロードバンド電子操向可能アパーチャと接続される、電子機器と
を含む、ワイヤレスネットワーク。

【請求項2】

前記電子機器は、前記ブロードバンド電子操向可能アパーチャを介して、４００ＭＨｚ～３０ＧＨｚのスペクトル範囲内の前記複数の異なる周波数バンドにわたって、ワイヤレスメッセージを受信および伝送するために、前記ブロードバンド電子操向可能アパーチャと接続される、請求項１に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項3】

前記ブロードバンド電子操向可能アパーチャは、差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）を備える、請求項１－２のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項4】

前記複数の異なる周波数バンドは、６００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚのスペクトル範囲内の第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））バンドを含む、請求項１－３のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項5】

前記複数の異なる周波数バンドは、６００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚのスペクトル範囲内の米国電気通信情報局（ＮＴＩＡ）バンドを含む、請求項１－４のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項6】

前記複数の異なる周波数バンドは、５Ｇバンドを含む、請求項１－５のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項7】

前記ワイヤレスネットワークは、少なくとも１つのセルラーサービスをサポートし、前記ＡＰは、セル中継塔を含む、請求項１－６のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項8】

前記ワイヤレスネットワークは、少なくとも１つのオフィス５Ｇサービスをサポートし、前記ＡＰは、屋内ＡＰを含む、請求項１－７のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項9】

前記ＡＰのネットワークのうちの少なくとも２つのＡＰは、同一のブロードバンド電子操向可能アパーチャを使用して、セルラーサービスおよびＷｉＦｉサービスの両方をサポートする、請求項１－８のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項10】

前記電子機器は、個別のワイヤレスサービスに対して前記ブロードバンド電子操向可能アパーチャを構成する、複数のモジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）を含む、請求項１－９のいずれか１項に記載のワイヤレスネットワーク。

【請求項11】

無線機であって、
支持基板上に配置される導電性テーパ状突出部の２次元アレイを備える、差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）と、
異なる個別のワイヤレスサービスに対して前記ＤＳＡを構成する、モジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）と、
同相／直角位相（ＩＱ）基板と、
１つ以上のネットワークカードと
を備え、
前記ＩＱ基板は、
（ｉ）前記ＭＡＦＥから受信されるアナログデータを、前記無線機の受信モードにおいて、前記１つ以上のネットワークカードに送達されるデジタルデータに変換すること、および／または
前記１つ以上のネットワークカードから受信されるデジタルデータを、前記無線機の伝送モードにおいて、前記ＭＡＦＥに送達されるアナログデータに変換すること
のうちの少なくとも１つであるように構成される、無線機。

【請求項12】

デジタルＩＱ基板は、ビーム操向および／またはビーム形成のうちの少なくとも１つを実施する、請求項１１に記載の無線機。

【請求項13】

前記１つ以上のネットワークカードは、複数のＲＦバンドに関するカバレッジを提供する、複数のネットワークカードを含む、請求項１１－１２のいずれか１項に記載の無線機。

【請求項14】

前記１つ以上のネットワークカードは、少なくとも１つのセルラーネットワークカードおよび少なくとも１つのＷｉＦｉネットワークカードを含む、請求項１１－１４のいずれか１項に記載の無線機。

【請求項15】

前記少なくとも１つのセルラーネットワークカードは、３Ｇネットワークカード、４Ｇネットワークカード、または５Ｇネットワークカードのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の無線機。

【請求項16】

前記ＭＡＦＥによってサポートされる前記複数のＲＦバンドは、Ｌバンド内のチャネル、Ｓバンド内のチャネル、および／またはＣバンド内のチャネルのうちの少なくとも２つを含む、請求項１１－１５のいずれか１項に記載の無線機。

【請求項17】

前記ＭＡＦＥ、前記ＩＱ基板、および前記１つ以上のネットワークカードは、前記導電性テーパ状突出部の２Ｄアレイをサポートする、前記支持基板の前面とは反対の前記ＤＳＡの前記支持基板の背面上に配置される、請求項１１－１６のいずれか１項に記載の無線機。

【請求項18】

マルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャであって、
アクセスポイント（ＡＰ）のネットワークを備え、
各ＡＰは、支持基板上に配置される導電性テーパ状突出部の２次元アレイを備える差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）と、異なる個別のワイヤレスサービスに対して前記ＤＳＡを構成するモジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）と、同相／直角位相（ＩＱ）基板と、１つ以上のネットワークカードとを含み、
前記ＡＰのネットワークは、異なるＲＦバンド内で動作する、２つ以上の異なるワイヤレス通信プロトコルをサポートする、マルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャ。

【請求項19】

前記ネットワークの各ＡＰは、同一のＤＳＡを使用して、セルラーサービスおよびＷｉＦｉサービスの両方をサポートする、請求項１８に記載のマルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャ。

【請求項20】

前記ＡＰのネットワークは、セルラーサービスのセル中継塔のネットワークを形成する、請求項１８－１９のいずれか１項に記載のマルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャ。

【請求項21】

前記ＡＰのネットワークは、屋内ワイヤレスネットワークのＡＰのネットワークを形成する、請求項１８－１９のいずれか１項に記載のマルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０２１年５月２４日に出願され、「Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ」と題された、米国仮出願第６３／１９２，４２７号の利益を主張する。

【0002】

（背景）
以下は、ワイヤレス通信技術、広域バンド通信技術、電気通信技術、ＷｉＦｉ技術、セルラー通信技術、および関連する技術に関する。

【背景技術】

【0003】

本明細書に開示されるいくつかの例証的実施形態は、差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）コンポーネントを採用する。いくつかのＤＳＡ実施形態は、例えば、その両方が、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、「Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ／Ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ Ａｐｅｒｔｕｒｅ」と題される、米国公開第２０２０／０３４３６４６ Ａ１号（特許文献１）および「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｓｃａｌａｂｌｅ， Ｍｏｄｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｏｄｅｓ」と題される、米国公開第２０２０／０３４３９２９ Ａ１号（特許文献２）において開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０２０／０３４３６４６号公報

【特許文献2】米国特許出願公開第２０２０／０３４３９２９号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

（簡単な要約）
本明細書に開示されるいくつかの例証的実施形態によると、ワイヤレスネットワークは、アクセスポイント（ＡＰ）のネットワークを備える。各ＡＰは、ブロードバンド電子操向可能アパーチャと、ブロードバンド電子操向可能アパーチャを介して、複数の異なる周波数バンドにわたって、ワイヤレスメッセージを受信および伝送するために、ブロードバンド電子操向可能アパーチャと接続される電子機器とを含む。

【0006】

本明細書に開示されるいくつかの例証的実施形態によると、無線機は、支持基板上に配置される導電性テーパ状突出部の２次元アレイを備える、差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）と、異なる個別のワイヤレスサービスに対してＤＳＡを構成する、モジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）と、同相／直角位相（ＩＱ）基板と、１つ以上のネットワークカードとを含む。ＩＱ基板は、（ｉ）ＭＡＦＥから受信されるアナログデータを、無線機の受信モードにおいて、１つ以上のネットワークカードに送達されるデジタルデータに変換すること、および／または１つ以上のネットワークカードから受信されるデジタルデータを、無線機の伝送モードにおいて、ＭＡＦＥに送達されるアナログデータに変換することのうちの少なくとも１つであるように構成される。

【0007】

本明細書に開示されるいくつかの例証的実施形態によると、マルチバンドデジタルデータネットワークインフラストラクチャは、アクセスポイント（ＡＰ）のネットワークを備える。各ＡＰは、支持基板上に配置される導電性テーパ状突出部の２次元アレイを備える、差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）と、異なる個別のワイヤレスサービスに対してＤＳＡを構成する、モジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）と、同相／直角位相（ＩＱ）基板と、１つ以上のネットワークカードとを含む。ＡＰのネットワークは、異なるＲＦバンド内で動作する、２つ以上の異なるワイヤレス通信プロトコルをサポートする。いくつかの実施形態では、ネットワークの各ＡＰは、同一のＤＳＡを使用して、セルラーサービスおよびＷｉＦｉサービスの両方をサポートする。いくつかの実施形態では、ＡＰのネットワークは、セルラーサービスのセル中継塔のネットワークを形成する。いくつかの実施形態では、ＡＰのネットワークは、屋内ワイヤレスネットワークのＡＰのネットワークを形成する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

図面に示される任意の定量的寸法は、非限定的な例証的実施例として理解されるものとする。別様に示されない限り、図面は、縮尺通りではなく、図面の任意の側面が、縮尺通りであるものとして示される場合、図示される縮尺は、非限定的な例証的実施例として理解されるものとする。

【0009】

【図1】図１は、広域バンド無線機の分解図を図式的に示す。

【0010】

【図2】図２は、図１の広域バンド無線機のＲＦアパーチャの斜視図を図式的に示す。

【0011】

【図3】図３は、図１の広域バンド無線機の組立図を図式的に示す。

【0012】

【図4】図４は、図１－３の広域バンド無線機の４つのインスタンスを採用する、マルチテナント５Ｇ／ＷｉＦｉ６屋外ネットワーク構成を図示的に示す。

【0013】

【図5】図５は、図１－３の広域バンド無線機の３つのインスタンスを採用する、プライベート５Ｇ／ＷｉＦｉ６ネットワーク構成を図式に示す。

【0014】

【図6】図６は、図１－３の広域バンド無線機のインスタンスを採用する、モバイルフィールド動作に関するネットワーク構成を図式的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（詳細な説明）
本明細書に開示されるものは、広域バンドアレイ型アパーチャと、数百ＭＨｚのバンド幅上でデジタル的に動作することが可能であるマルチチャネルＲＦ信号チェーンとの組み合わせを備える、実施形態である。本明細書に開示される実施形態は、単一のデバイスが、電気通信のためのマルチバンド、マルチ通信事業者、およびマルチ機能無線機ユニットを提供することを有効にする。規格準拠であるように好適に構成されるそのような無線機ユニットは、１つ以上の無線アクセスネットワークの中にプラグインされ、複数のテレコム通信事業者、または複数のバンド／ネットワーク（３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ等）／波形（３ＧＰＰ（登録商標）、ＷｉＦｉ、ＦＭ等）に関するカバレッジを提供することができる。マルチ素子ビーム形成を通して、各信号は、傾動、ビーム幅、およびセクタ化の動的デジタル制御を有効にする、それ自体のビームパターンを有する。

【0016】

既存の５Ｇ施設の配設は、ファイバを延設する、電力を供給する、規制当局許可を得る、および配設自体を実施する際に、非常に多額な費用を必然的に伴う。本プロセスは、１８ヶ月以上かかり、非常に多くのスタッフの労力を伴う一方、リスクにも曝され得る。後で配設を修正することは、再許可を要求し、これは、３～６ヶ月のプロセスであり得る。

【0017】

本明細書に開示される実施形態は、複数のバンドをサポートし、バンド間を動的に切り替えることが可能である、単一の無線機ユニット（ＲＵ）を有することによって、５Ｇ施設およびそれらの施設を再構成するための往復の数を低減させる。本無線機ユニットは、無線機システムのコストを低減させながら、それを行う。箱の数を低減させることを通して、許可、エンクロージャ、および柱のコスト、ならびに配設もまた、低減される。

【0018】

既存のマルチテナント施設に伴う付加的な問題は、各ネットワーク通信事業者が、ビームパターンおよび傾動等の同一の動作パラメータに束縛されることである。

【0019】

本明細書に開示される実施形態では、ビーム形成技法は、各信号が、それ自体のビームパターンおよび傾動を有することを有効にする。これは、より良好な性能および変化するネットワークの必要性に対するより速い適合を有効にする。

【0020】

これらの特徴の組み合わせは、ネットワークの資本および保守コストを約５０％またはそれ以上減少させる一方、より高い性能もまた提供することができる。

【0021】

本明細書に開示されるある実施形態のいくつかの側面は、単一のデバイス、マルチバンド、マルチ波形無線機ユニットを提供することと、単一のデバイスからマルチネットワークに対して独立して制御されるデジタル操向およびビーム形成を提供することと、４Ｇ、５Ｇ、ＷｉＦｉ６等を含むプライベート／コミュニティネットワークのための複数の有ライセンスまたは無ライセンスバンド内で動作する単一のデバイスを提供することと、単一のアパーチャおよび単一のデジタイザ／無線機基板が、現場内で実行可能である方法において、デバイスの外観に対する変更を伴うことなく、異なる信号および周波数に適するように適合されることを有効にする、モジュール式アナログフロントエンドを提供することと、同一のアパーチャおよび電子機器が複数のネットワーク通信事業者または複数のネットワークタイプ（５Ｇ、ＬＴＥ、ＷｉＦｉ等）をサポートする、マルチテナント無線機ユニットとしての役割を果たす、単一のデバイスを提供することと、アンテナを変更または移動させることなく、周波数および波形を切り替えるようにデジタル的に再プログラミングされ得る、単一のデバイスを提供することと、同時動作の異なる周波数に関する異なる電子的傾動をサポートし得、その傾動を動的に制御する、無線機を提供することとを含む。所与の実施形態は、上記の側面および／または利点のうちの１つ、それを上回るもの、または全てを含み得る。

【0022】

図１を参照すると、広域バンド無線機８の分解図が、示されている。本明細書に開示される広域バンド無線機８の実施形態は、少なくとも１ＧＨｚ幅、いくつかの実施形態では、数ギガヘルツ幅において、連続周波数範囲において操向可能である、広域バンドアパーチャ１０を備える。いくつかの例証的実施形態では、広域バンド無線周波数（ＲＦ）アパーチャ１０は、同時電子操向、偏波分離、および多ギガヘルツの広域バンドをサポートする、差動セグメンテッドアパーチャ（ＤＳＡ）１０であることができる。いくつかの例証的ＤＳＡ実施形態は、例えば、その両方が、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、「Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ／Ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ Ａｐｅｒｔｕｒｅ」と題される、米国公開第２０２０／０３４３６４６ Ａ１号および「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｓｃａｌａｂｌｅ， Ｍｏｄｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｏｄｅｓ」と題される、米国公開第２０２０／０３４３９２９ Ａ１号において開示されている。

【0023】

引き続き図１を参照し、図１の広域バンド無線機のＲＦアパーチャ１０の斜視図を示す図２をさらに参照すると、ＲＦアパーチャ１０のいくつかの好適な実施形態がさらに、説明されている。例えば、米国公開第２０２０／０３４３９２９ Ａ１号において開示されるように、ＤＳＡ１０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）または他の支持基板１４の前面上に配置される底面を有し、支持基板１４の前面から離れるように延在する、導電性テーパ状突出部１２の２次元（２Ｄ）アレイを備えてもよい。図１は、ＤＳＡ１０の側面図を示し、導電性テーパ状突出部１２の２Ｄアレイの単一の行を示す一方、図２は、導電性テーパ状突出部１２の２Ｄアレイを描写する斜視図を示す。導電性テーパ状突出部１２は、任意のタイプの断面（例えば、示されるような正方形、または円形、六角形、八角形、もしくはその他）を有することができる。突出部１２の頂点は、平坦であることができる、または（図１および２に示されるように）鋭点になり得る、または丸みを帯びる、もしくはいくつかの他の頂点幾何学形状を有することもできる。高さの関数としてのテーパ状率（すなわち、頂点が最大の「高さ」において存在する状態における、突出物の底面の「上方」の距離）は、挿入図の実施例等のように、一定であり得る、またはテーパ状率は、高さとともに可変であり得、例えば、テーパ状率は、丸みを帯びた頂点を伴う突出物を形成するように、高さを増加させるにつれて増加し得る、またはより尖った先端を伴う突出物を形成するように、高さを増加させるにつれて減少し得る。同様に、導電性テーパ状突出部１２の２Ｄアレイは、規則的な行および直交する規則的な列を伴う直線アレイであることができる、または本アレイは、他の対称性、例えば、六角形の対称性、八角形の対称性、またはその他を有してもよい。一例証的実施例では、各突出部１２の底面は、正方形の底面であり、導電性テーパ状突出部１２は、４つの平坦な傾斜側壁を有するが、しかしながら、他の側壁形状が、想定され、例えば、底面および頂点が、円形である（または底面が円形であり、頂点が点になる）場合、側壁は、好適には、傾斜またはテーパ状円筒形であり得、六角形の底面および六角形または尖った頂点に関して、好適には、６つの傾斜側壁が存在し得る等となる。ＤＳＡ１０は、導電性テーパ状突出部１２の隣接する対に対応する差動ＲＦ受信（またはＲＦ伝送）素子を有する。一般的には、Ｎ個の導電性テーパ状突出部の行（または列）を有する、導電性テーパ状突出部１２の直線アレイに関して、行（または列）に沿って、対応するＮ－１個のピクセルが存在するであろう。

【0024】

引き続き図１を参照すると、ＲＦアパーチャ１０に取り付けられるのは、１つを上回るモジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）２０である。これらのＭＡＦＥは、ＲＦアパーチャ１０のサブ素子に取り付けられ、ＭＡＦＥ２０の数は、多重入出力（ＭＩＭＯ）動作に関する所望のアンテナ計数に基づいて選定されることができる。各ＭＡＦＥ２０は、増幅およびフィルタリングを有し、周波数変換を含む場合とそうではない場合がある。ＭＡＦＥ２０自体は、複数の動作バンドをサポートし得る。これらの動作バンドは、連続的である場合とそうではない場合がある。例えば、ＭＡＦＥは、Ｌバンド内では２０ＭＨｚ、Ｓバンド内では４０ＭＨｚ、Ｃバンド内では１００ＭＨｚのチャネルをサポートし、同時に、各バンドは、それ独自のフィルタ、増幅器、（周波数分割二重のための）ダイプレクサまたは（時分割二重のための）伝送受信スイッチを有し得る。ＲＦアパーチャ１０を横断するＭＡＦＥ２０は、同一である必要はないが、しかしながら、いくつかの実施形態では、アパーチャ内に、同一のＭＡＦＥ２０のうちの少なくとも２つが存在する。異種ＭＡＦＥを通して、アパーチャは、細分割され、より多くの同時信号をサポートする。ＭＡＦＥ２０は、好ましくは、ＲＦアパーチャ１０の近傍に配置され、信号損失、ノイズ、およびコストを低減させる。ＭＡＦＥ２０は、随意に、現場交換可能であるように設計され、したがって、無線機８の個性は、外観のいかなる修正も伴うことなく、その場で変更されることができる。その機能が、その外観を変更することなく変更され得るため、本特徴は、有利なこととして、デバイスの再許可を得るコストを低減させる。

【0025】

図１の例証的実施形態では、ＭＡＦＥ２０は、ひいては、アナログデータをデジタルデータに変換（受信）、またはデジタルデータをアナログデータに変換（伝送）するデジタル同相／直角位相（ＩＱ）基板またはカード２２に接続する。デジタルＩＱ基板２２はまた、ビーム操向およびビーム形成、ならびにチャネライゼーションを実施し得る。デジタルＩＱ基板２２の出力および入力は、デジタルＩ／Ｑ（同相および直角位相）データである。これらのデータは、拡張一般公衆無線インターフェース（ｅＣＰＲＩ）またはオープン無線アクセスネットワーク（Ｏ－ＲＡＮ）等の標準化されたフォーマットに準拠し得る。デジタルＩＱ基板２２は、１つ以上のネットワークカード２４と接続される。これらのネットワークカード２４は、１つ、２つ、またはそれを上回るテレコム通信事業者、ならびに／もしくはマルチバンド／ネットワーク（３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ等）／波形（３ＧＰＰ（登録商標）、ＷｉＦｉ、ＦＭ等）に関するカバレッジを提供するために選択されてもよい。

【0026】

図３を参照すると、図１の広域バンド無線機８の組立図が、示されている。図３に図式的に描写されるように、デジタルＩＱ基板またはカード２２はまた、好ましくは、ＲＦアパーチャ１０の近傍に位置し、コスト、重量を低減させ、性能を増加させる。例えば、図３は、ＲＦアパーチャ１０のコンパクトな配列を示しており、支持基板１４上に配置される導電性テーパ状突出部１２を含み、ＭＡＦＥ２０ならびにデジタルＩＱ基板またはカード２２およびネットワークカード２４は、支持基板１４の背面に近接近して搭載される。

【0027】

図１－３の広域バンド無線機８では、ＤＳＡ１０は、非限定的な例証的実施例として、広域バンド、例えば、ＦＲ１バンド（４００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚ）のカバレッジを有効にする。ＤＳＡ１０は、サブ半波長間隔を伴って機能する非共振素子を使用し、よりコンパクトかつマルチバンドのマルチアンテナデバイスを有効にし、これは、スペクトル効率を増加させる。規格準拠（例えば、Ｏ－ＲＡＮ、ｅＣＰＲＩ）のデジタルバックエンドを伴う共通設計を通して、無線機８は、マルチバンド能力を用いて、８Ｔ８Ｒ（８個の伝送／８個の受信アンテナ素子）～６４Ｔ６４Ｒ（６４個の伝送／６４個の受信アンテナ素子）およびそれ以上のアジャイル５Ｇ無線機ユニット（ＲＵ）能力を有効にする。例えば、ＤＳＡ有効無線機８は、２０ＭＨｚチャネル内のバンド３上でのロングタームエボリューション（ＬＴＥ）を提供する一方、同時に、１００ＭＨｚチャネル内のｎ７８上で５Ｇを提供し、スタンドアロン（ＳＡ）に対してデジタル的に更新され得る、単一のデバイス５Ｇ非スタンドアロン（ＮＳＡ）ソリューションを生成することができる。

【0028】

ここで図４および５を参照すると、図１－３に描写されるもの等の広域バンド無線機８を採用する種々のネットワーク構成が、想定される。例えば、図４に図式的に示されるように、例えば、セル中継塔または（例えば、随意に、５ＧおよびＷｉＦｉ能力の両方を含む）他のタイプの屋外ワイヤレス中継塔として実装される、屋外ユニットのみを提供すること、例えば、オフィスビルのためのローカル５Ｇまたはハイブリッド５Ｇ／ＷｉＦｉネットワークを提供する、屋内ユニットのみを提供すること、または図５に示されるような屋外ユニットおよび屋内ユニットの組み合わせを提供することが想定される。

【0029】

図４は、広域バンド無線機８の４つの例証的インスタンスを採用する、マルチテナント５Ｇ／ＷｉＦｉ６屋外ネットワーク構成を描写し、柱搭載型広域バンド無線機８－１と、回線搭載型広域バンド無線機８－２と、２つの対向して面する広域バンド無線機８－３および８－４から構成される光搭載型マルチパネル構成とを含む。図４では、「ＣＵ」は、ネットワークの集中型ユニットを示す一方、「ＤＵ」は、ネットワークの分散型ユニットを示す。広域バンド無線機８－１、８－２、８－３、および８－４は、例えば、５Ｇまたは他のセルラーサービスのセル中継塔の形態において、アクセスポイント（ＡＰ）としての役割を果たし得る。

【0030】

図５は、広域バンド無線機８の３つの例証的インスタンスを採用する、プライベート５Ｇ／ＷｉＦｉ６ネットワーク構成を描写し、屋内でのワイヤレス通信を提供するための２つの天井搭載型広域バンド無線機８－５および８－６と、住居を外部ネットワーク（図４に示される屋外ネットワーク等）と接続するための外部搭載型広域バンド無線機８－７とを含む。例えば、天井搭載型広域バンド無線機８－５および８－６は、少なくとも１つのオフィス５Ｇサービスをサポートする、ワイヤレスネットワークの一部であり得、天井搭載型広域バンド無線機８－５および８－６は、ワイヤレスネットワークの屋内アクセスポイント（ＡＰ）を形成する。

【0031】

これらの実施例では、本明細書で使用されるように、「テナント」は、任意のワイヤレスサービス、例えば、５Ｇワイヤレスセルラーサービスプロバイダ、またはローカルオフィス５Ｇサービス、もしくはその他であり得る。（いくつかの例証的実施例では）少なくとも１ＧＨｚ幅または数ギガヘルツ幅の周波数範囲にわたって電子的に操向可能かつ動作可能である、広域バンドＲＦアパーチャ１０を伴う広域バンド無線機８の使用は、本統一型ワイヤレスアーキテクチャが、広範なテナントを提供することを有効にする一方、各テナントに、ビーム傾動、ビームパターン（例えば、幅）、信号振幅、およびその他等の因子に関する柔軟性を提供する。異なるビームパラメータを用いて異なるバンド内で動作する複数のテナントによるワイヤレス通信は、単一のアパーチャを使用して、同時に行われ得る。有利なこととして、図４および５の例示的ネットワークの広域バンド無線機８は、同一のブロードバンド電子操向可能アパーチャ（例えば、ブロードバンド無線機８）を使用して、セルラーサービス（例えば、５Ｇ）およびＷｉＦｉサービスの両方をサポートすることができる。

【0032】

図６は、図１－３の広域バンド無線機８の例証的インスタンスを採用する、モバイルフィールド動作に関するネットワーク構成を図式的に示し、無線機８は、再度、支持基板１４の前面上に配置される底面を有する導電性テーパ状突出部１２を伴うＲＦアパーチャ１０と、アナログフロントエンド２０と、アナログ－デジタル／デジタル－アナログ変換を提供するデジタルＩＱ基板２２と、１つ以上のネットワークカード２４とを含む。軍事または隠密目的のための移動性現場動作では、ＲＦ通信プロトコルは、例えば、特殊化された暗号化、スペクトル、および／または空間的機敏性、および／またはその他を採用する非標準プロトコルであってもよい。したがって、本実施形態では、１つ以上のネットワークカード２４は、随意に、１つ以上の特別にプログラミングされたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンポーネントを備えてもよい。例証的実施例として、広域バンド無線機８は、いくつかの非限定的実施例では、６００ＭＨｚ～８ＧＨｚのアパーチャを提供し得る。そのような動作のための例証的現場機器は、実施例として、無人航空機（ＵＡＶ、すなわち、ドローン）３０、ノートブックコンピュータまたは他のモバイルコンピュータ３２、種々のセンサ３４、セルラー３６、および／またはその他を含み得る。図６の右側に図式的に示されるように、バックエンド無線機ユニット（ＲＵ）３８は、２つ以上のそのような広域バンド無線機８を使用して構築され、ｇＮｏｄｅＢおよび５Ｇコア等の種々の通信プロトコルをサポートすることができる。図６のもの等の実施形態は、例えば、動作および種々のロケールおよび競合環境を有効にする、６００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚの第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））および電気通信情報局（ＮＴＩＡ）バンド内の周波数機敏性等、強化された能力を伴う、専用の５Ｇネットワーク（または他のプロトコルネットワーク）を提供することができる。空間的機敏性は、シグネチャを低減させ、変化するスペクトル環境に対する適合を有効にする。本システムは、５Ｇ ＲＵからコアまでのコードの完全な監査能力を提供し、信頼される５Ｇソリューションを提供し、これは、随意に、Ｏ－ＲＡＮ、進化型一般公衆無線インターフェース（ｅＣＰＲＩ）またはその他等のオープン標準を利用し、ベンダロックインを排除する。本システムは、５Ｇコア交換可能であることができる。マルチギガビット接続は、商業用オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）および軍事用にカスタマイズされたユーザ機器の両方に提供され、コストを低減させ、業界に後れを取らず、高バンド幅能力を提供することができる。

【0033】

家庭内用途に関して、高度ＲＦアパーチャおよび電子機器を伴う、開示される広域バンド無線機８は、多バンドかつ操向可能５Ｇネットワーク内で使用されることができる。ＤＳＡ１０は、コンパクトな電子機器に対する価値の空間的およびスペクトル的機敏性を促進する一方、種々のコンポーネント２０、２２、２４内で使用される微小電子機器は、ＦＲ１バンド（４００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚ）全体を通して広がる、２５０ＭＨｚを超過する高い瞬時バンド幅を有効にする。９０度のセクタサイズは、各象限内で、２Ｇｂｉｔの利用可能なスループットを生成する。オープン標準の接続性を伴う、ＣＯＴＳ ５Ｇコアおよび無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）ソフトウェアの利用は、高速かつ費用対効果が高く、監査可能な５Ｇソリューションを提供する。ＤＳＡ１０の操向能力および高いチャネル計数（３２／６４）は、サブ６ＧＨｚバンド内であっても、大規模なマルチユーザＭＩＭＯを確立する。５Ｇネットワークセキュリティアーキテクチャは、吟味された波形および加入者識別モジュール（ＳＩＭ）ベースの認証を提供し、セキュアなネットワークを提供および維持する。

【0034】

ある実施形態では、５Ｇシステムは、以下、すなわち、多バンド動作（少なくとも、３バンド、２並列）、スループット、シグネチャ、および干渉利益をサポートするための操向、ギガビットスループット、ＣＯＴＳおよび／または設計特有のユーザ機器の利用、ならびに船上環境等の環境内の動作を提供する、ＤＳＡベースのアナログフロントエンドを使用して設計される。

【0035】

一般に、ＤＳＡ１０と組み合わせられる、好適なモジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）２０、モジュール式デジタルＩＱ基板２２、およびネットワークカード２４の使用を通して、無線機８は、電子戦争（ＥＷ）、信号インテリジェンス（ＳＩＧＩＮＴ）、画像インテリジェンス（ＩＭＩＮＴ）、Ｃ４Ｉ等の指揮統制、ＴＴＬ、およびその他等、ある範囲の用途において展開されることができる。無線機８は、広域バンドソフトウェア無線（ＳＤＲ）を実装することができる。

【0036】

図４－６の例示的ネットワークおよび本明細書に説明される変型では、広域バンド無線機８は、アクセスポイント（ＡＰ）８のネットワークを形成し、各ＡＰ８は、ブロードバンド電子操向可能アパーチャ１０（例えば、例証的ＤＳＡ１０）と、ブロードバンド電子操向可能アパーチャ１０に接続される電子機器２０、２２、２４とを含み、ブロードバンド電子操向可能アパーチャ１０を介して、複数の異なる周波数バンドにわたって、例えば、４００ＭＨｚ～３０ＧＨｚのスペクトル範囲内でワイヤレスメッセージを受信および伝送する。いくつかの実施形態では、複数の異なる周波数バンドは、６００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚのスペクトル範囲内の第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））バンドを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の異なる周波数バンドは、６００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚのスペクトル範囲内の電気通信情報局（ＮＴＩＡ）バンドを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数の異なる周波数バンドは、５Ｇバンドを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ワイヤレスネットワークは、少なくとも１つのセルラーサービスをサポートし、ＡＰ８は、セル中継塔（例えば、図４の実施例のセル中継塔８－１、８－２、８－３、および８－４）を含む。いくつかの実施形態では、ワイヤレスネットワークは、少なくとも１つのオフィス５Ｇサービスをサポートし、ＡＰ８は、屋内ＡＰ（例えば、図５の実施例の屋内ＡＰ８－５および８－６）を含む。いくつかの実施形態では、ＡＰのネットワークのうちの少なくとも２つのＡＰ８が、同一のブロードバンド電子操向可能アパーチャ（例えば、ブロードバンド無線機８）を使用して、セルラーサービス（例えば、５Ｇ）およびＷｉＦｉサービスの両方をサポートする。いくつかの実施形態では、電子機器２０、２２、２４は、個別のワイヤレスサービスに対してブロードバンド電子操向可能アパーチャ１０を構成する、複数のモジュール式アナログフロントエンド（ＭＡＦＥ）２０を含む。

【0037】

好ましい実施形態が、例証され、説明されている。明白なこととして、修正および改変が、前述の詳細な説明を精読および理解することに応じて、当業者に想起されるであろう。本発明は、それらが、添付の請求項またはその均等物の範囲内にある限りにおいて、全てのそのような修正および改変を含むものとして解釈されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】